TiO2光谱化反应及其在废水处理中的应用

ＴｉＯ多相光催化能利用太阳能有效降低多种对环境有害的污染物，使有害物质矿化为ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及其它无机小分子物质。本文综述了ＴｉＯ２光催化的机理，提高光催化能力的途径，多种具有代表性污染物的光催化降解处理方法，以及目前尚存在的一些问题，扼要介绍了近年来ＴｉＯ２ｚ光催化反应及其在废水处理中应用的研究进展及应用前景。     

水面石油污染物的光催化降解

制备了漂浮负载型ＴｉＯ２光催化剂,并用ＸＲＤ,ＢＥＴ,ＴＥＭ和ＳＥＭ等方法进行了表征。研究了这类催化剂对水面石油污染物的光催化降解,实验结果表明,掺杂Ｆｅ＾３＋的ＴｉＯ２光催化剂具有高的光催化活性,经高压汞灯照射８ｈ,水面原油降解７５％。     

TiO2纳米粒子膜表面性质的研究

ＴｉＯ_２纳米粒子膜在光催化降解大气和水中的污染物［１］、光电转换［２］、光致变色［３］等方面有广阔的应用前景,近年来受到了科学界的高度重视．研究表明,膜的表面性质对如上应用有着重要影响．本文采用等离子体化学气相沉积法（ＰＥＣＶＤ法）［４］制备了ＴｉＯ２的纳米粒子膜,分别采用ＴｉＣｌ４等离子体或Ｏ２等离子体处理膜表面,获得两种不同表面性质的ＴｉＯ２纳米粒子膜;并利用表面光电压谱（ＳＰＳ）和电场诱导表面光电压谱（ＥＦＩＳＰＳ）技术对膜的表面性质进行具体分析,探讨了其在光催化领域的可能应用．１实验部…     

TiO_2纳米粒子膜的表面态性质及其光催化活性的研究

ＴｉＯ２纳米粒子膜催化剂光催化降解水中污染物，与粉末相比具有可重复使用、易回收等优点，近年来，在光化学领域受到人们的高度重视［１～３］．膜催化剂的表面性质与其光催化活性直接相关，研究这些性质能够为研制、开发高效催化剂提供理论依据．本文采用ＴｉＣｌ４水...     

纳米TiO2光催化降解苯酚的动力学研究

以１２５Ｗ高压汞灯为光源,以ＴｉＯ２为催化剂,对不同初始浓度的苯酚水溶液进行了光催化降解实验。同时,考察了不同溶液ｐＨ值时的光催化行为。根据实验结果,提出了与文献报道不同的ＴｉＯ２光催化降解苯酚的零级反应动力学模型。     

灭多威的光催化降解动力学研究

研究了农药灭多威在ＴｉＯ２光催化下的降解产物，反应动力学及影响降解速度的因素，灭多威在ＴｉＯ２催化下１０ｍｉｎ内可被完全转换为无机物而失去毒害作用，ＩＲ研究表明，灭多威的分解产物ＮＨ＾＋４，ＳＯ＾２－４和ＣＯ２，其分争过程中准一级反应，除铜和氯离子体低浓度时有促进作用，而高浓度为阻碍作用外，大部分阴，阳离子对降解均有不利影响。     

掺杂铈对玻璃表面TiO2薄膜上油酸光催化降解的影响

采用旋转涂膜工艺,以溶胶－凝胶法在玻璃表面制备了掺杂铈的ＴｉＯ２薄膜,利用高压液相色谱、紫外－可见光分光光度计、扫描电镜和能谱仪等手段对掺杂铈的ＴｉＯ２薄膜者了表征,考察了掺杂铈对油酸光催化妥效率及ＴｉＯ２薄膜表面晶粒分布的影响,并对薄膜的化学成分进行了定性和定量分析,结果表明,掺杂３％Ｃｅ的ＴｉＯ２薄膜对油酸有最高的光催化降解效率,４００℃为掺杂铈ＴｉＯ２薄膜的最佳热处理温度。     

利用二氧化钛簿膜光催化降解废水(英文)

主要研究了在ＴｉＯ２薄膜上光催化降解有机磷废水。结果表明,镀膜基片不同、光催化时间不同、ＴｉＯ２晶型不同均对降解速率有影响。感兴趣的是可以利用太阳紫外光降解有机磷废水。     

二氧化钛的尺寸与光催化活性的关系

采用溶胶－凝胶法控制制备了晶粒尺寸从１０ｎｍ到８０ｎｍ的二氧化钛纳米半导体．用光催化降解苯酚作为模型反应，结合ＸＲＤ，ＤＲＳ，ＦＳ等表征手段，研究了纳米ＴｉＯ２的制备条件与其晶粒尺寸和相结构的关系，探讨了纳米ＴｉＯ２尺寸效应对其光催化活性的影响．发现当晶粒尺寸小于１６ｎｍ时，二氧化钛半导体具有了明显的尺寸量子效应．尺寸量子效应对提高ＴｉＯ２光催化降解苯酚的催化活性起了极为重要的作用．     

TiO2薄膜光催化降解4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚的研究

为了探索有机物４－（２－吡啶偶氮）间苯二酚（ＰＡＲ）,在固定光催化剂上的降解行为,采用溶胶一凝胶法,在玻璃表面制得均匀透明的纳米ＴｉＯ２薄膜,并以其作光催化剂,在２５４ｎｍ紫外光照射下,进行ＰＡＲ水溶液的光催化降解研究。研究了ＰＡＲ光催化降解率与溶液ｐＨ值、ＰＡＲ初始浓度、助催化剂（Ｈ２Ｏ２）浓度和不同光照条件的变化关系,得出了ＴｉＯ２薄膜的光催化降解ＰＡＲ的有利条件。     

Surface treatment of silicon carbide using TiO2(IV) photocatalyst

Silicon carbide (SiC) and diamond were decomposed to CO(2)(g) by the photocatalysis with TiO(2) at room temperature, although the decomposition rate of diamond was very slow. According to the XPS spectra of Si2p on the SiC surface, SiO(2) was simultaneously formed on the surface by the TiO(2) photocatalysis. The thickness of the SiO(2) formed on the SiC surface during the photocatalytic oxidation for 1 h was estimated to be about 40 A from the depth profile of the XPS spectra using Ar etching. The SiC surface was oxidized by the TiO(2) photocatalysis even under the condition without a direct contact with the TiO(2). This indicates that the photocatalytic oxidation of the SiC occurs due to active oxygen species photogenerated on the TiO(2) surface, but not by hole produced in the valence band of the TiO(2). Moreover, a remote surface treatment system using the quartz beads coated with TiO(2) was developed for the SiC surface oxidation. Consequently, the TiO(2) photocatalysis will be very useful for the surface treatment of SiC such as photopatterning without defects and damage to the substrate because the photocatalytic reaction is carried out under mild conditions.     

空气电极改性TiO2光催化剂的研究

将TiO2/C光催化剂负载在具有合成H2O2性能的空气电极上形成双功能新型复合电极.TiO2/C光催化层的微多孔特性使新型载体保持了高效合成H2O2的优势,J=15mA/cm2时,电流效率达到82%.新型载体又为TiO2/C光催化剂获得了阳极偏压,有利于将光生电子迅速导入载体,减少了光生载流子的复合.在新型光催化体系中,光化学氧化作用与光催化氧化作用有机地统一在同一电极/溶液界面附近,造成了该界面的强氧化环境,从而使有机分子的氧化降解速度得到显著提高.     

表面相结结构在促进光催化电荷分离中的应用

二十世纪八十年代以来,特别是近十年,光催化研究在利用可再生能源太阳能的道路上飞速发展。越来越多的研究表明,相结结构的构筑是有效提高半导体光催化剂性能的重要策略。其中, TiO2作为重要的模型光催化剂,其相关研究成果呈现出指数增长的趋势。本综述围绕TiO2模型光催化剂,主要介绍TiO2表面相结的研究成果,包括TiO2表面相的表征、锐钛矿：金红石TiO2相结用于光催化产氢研究、TiO2相结在光催化中作用的最新认识等。在表征方面,通过表面灵敏的紫外拉曼光谱研究了TiO2相变过程中表面相结构的变化,结合可见拉曼以及XRD表征揭示了TiO2独特的相变过程,即相变始于锐钛矿粒子的界面处,小粒子逐渐团聚为大粒子,致其相变从大粒子体相开始最终扩展到整个粒子。使用CO, CO2探针红外光谱,根据锐钛矿和金红石表面吸附物种的差异,进一步证实了锐钛矿：金红石表面相结结构,为紫外拉曼光谱的表面表征特性提供坚实证据。同时,利用发光光谱观察到锐钛矿晶相的可见发光带和金红石晶相的近红外发光带,并基于此给出了TiO2材料表面相结结构的荧光表征新方法。此外荧光光谱还提供了锐钛矿、金红石相中载流子动力学信息,揭示了束缚态在光催化中的作用。在光催化应用方面,观察到混相结构TiO2较单独锐钛矿及金红石相具有更高的光催化产氢活性,通过在较大金红石颗粒上担载纳米锐钛矿粒子,证明了相结结构在提高光催化活性中的核心作用,并首次提出了锐钛矿：金红石表面异相结结构概念,推断其对电荷分离的促进作用是最终提高反应活性的原因。之后将此概念应用到改善商品TiO2(P25)光催化活性中,通过可控热处理精细调控P25的表面相结构,在光催化重整生物质衍生物产氢实验中,成功将P25光催化产氢活性提高3?5倍。之后发展了新的TiO2表面控制方法,通过加入Na2SO4等相变控制剂,延缓了TiO2从锐钛矿向金红石的相变过程,在较高温度下实现TiO2相结结构的调控,最终可将P25光催化重整甲醇制氢的活性提高6倍,同时通过高分辨电镜清晰观察到锐钛矿：金红石相结的原子层生长接触。在相结作用机理方面,多种时间分辨光谱技术以及理论计算被用作探索锐钛矿：金红石相结处的电子转移机理。通过时间分辨红外光谱对TiO2表面相结结构作用的研究,特别是利用锐钛矿、金红石不同的瞬态吸收光谱特征,证明了锐钛矿：金红石相结处的载流子转移过程,存在锐钛矿向金红石的电子转移过程。模型光催化剂TiO2相结的研究成果,加深了对光催化机理的认识,促进新型高效光催化体系的设计合成。     

TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用

TiO₂ 多相光催化能利用太阳能有效降解多种对环境有害的污染物, 使有害物质矿化为CO₂、H₂O 及其它无机小分子物质。本文综述了TiO₂光催化的机理, 提高光催化能力的途径, 多种具有代表性污染物的光催化降解处理方法,以及目前尚存在的一些问题,扼要介绍了近年来TiO₂光催化反应及其在废水处理中应用的研究进展及应用前景。     

二氧化钛纳米管阵列的制备、改性及应用

二氧化钛因其在光催化、染料敏化太阳电池、生物医药等应用领域表现出优异性能而成为材料科学领域重点研究的化合物之一。本文介绍了近年来阳极氧化法制备不同形貌的TiO2纳米管(TiO2NTs)阵列,探讨了电解液、阳极氧化时间、电压三个因素对TiO2纳米管形貌的影响,综述了掺杂、复合、表面修饰这三种能对TiO2纳米管进行化学或物理修饰的改性手段以及改性后的TiO2纳米管阵列在光催化、太阳能电池、生物医学、传感等领域的应用研究进展。最后,指出国内外针对二氧化钛纳米管阵列研究现状所存在的问题,并对今后的研究工作提出了展望。     

超声波-二氧化钛光催化耦合法降解高效氯氰菊酯

采用超声波-TiO2光催化耦合法降解高效氯氰菊酯,考察了高效氯氰菊酯初始浓度、降解时间、溶液pH、催化剂用量等对高效氯氰菊酯农药残留的降解效果,并利用水果进行了实物模拟.结果表明:利用超声波-TiO2光催化耦合法能够有效地降解高效氯氰菊酯农药残留.在弱酸环境中,当纳米TiO2投放量为1.2g/L时,经2h超声催化降解,不同浓度的高效氯氰菊酯农药稀释液均被有效降解,降解率最高可达98.3%.     

一种新型纳米TiO2涂膜及其光催化性能的研究

随着工业的发展及人类对环境保护的认识不足等原因 ,使人类赖以生存的环境受到严重的污染[1 ,2 ] .尤其是人类本来就非常短缺的水资源的污染 ,已引起有关部门、环保工作者及研究工作者的高度重视 .他们采用各种方法防止和控制水资源的继续污染及对污水的处理 .污水处理通常可分为三种类型 :即分离处理、稀释处理和转化处理 .前二种处理方法不能改变污染物的化学性质 ,使污染物得不到彻底分离 ,有时还产生二次污染等问题 .转化处理是通过化学方法和生化方法改变污染物的化学性质 ,使其转化成无害物质 .随着环保技术的发展 ,转化处理日益受到…     

Unconventional titania photocatalysis: direct deployment of carboxylic acids in alkylations and annulations

Under dry, anaerobic conditions, TiO(2) photocatalysis of carboxylic acid precursors resulted in carbon-carbon bond-forming processes. High yields of dimers were obtained from TiO(2) treatment of carboxylic acids alone. On inclusion of electron-deficient alkenes, efficient alkylations were achieved with methoxymethyl and phenoxymethyl radicals. In reactions with maleic anhydride or maleimides, phenoxyacetic acid produced chromenedione derivatives in addition to adducts. These photocatalytic reactions are simple and cheap to perform, and the TiO(2) is easily removed by filtration. The anaerobic photocatalysis strategy offers a range of synthetic possibilities.     

Stepwise Photocatalytic Dissociation of Methanol and Water on TiO(2)(110)

We have investigated the photocatalysis of partially deuterated methanol (CD(3)OH) and H(2)O on TiO(2)(110) at 400 nm using a newly developed photocatalysis apparatus in combination with theoretical calculations. Photocatalyzed products, CD(2)O on Ti(5c) sites, and H and D atoms on bridge-bonded oxygen (BBO) sites from CD(3)OH have been clearly detected, while no evidence of H(2)O photocatalysis was found. The experimental results show that dissociation of CD(3)OH on TiO(2)(110) occurs in a stepwise manner in which the O-H dissociation proceeds first and is then followed by C-D dissociation. Theoretical calculations indicate that the high reverse barrier to C-D recombination and the facile desorption of CD(2)O make photocatalytic methanol dissociation on TiO(2)(110) proceed efficiently. Theoretical results also reveal that the reverse reactions, i.e, O-H recombination after H(2)O photocatalytic dissociation on TiO(2)(110), may occur easily, thus inhibiting efficient photocatalytic water splitting.     

Gold nanoparticles located at the interface of anatase/rutile TiO2 particles as active plasmonic photocatalysts for aerobic oxidation

Visible-light irradiation (λ > 450 nm) of gold nanoparticles loaded on a mixture of anatase/rutile TiO(2) particles (Degussa, P25) promotes efficient aerobic oxidation at room temperature. The photocatalytic activity critically depends on the catalyst architecture: Au particles with <5 nm diameter located at the interface of anatase/rutile TiO(2) particles behave as the active sites for reaction. This photocatalysis is promoted via plasmon activation of the Au particles by visible light followed by consecutive electron transfer in the Au/rutile/anatase contact site. The activated Au particles transfer their conduction electrons to rutile and then to adjacent anatase TiO(2). This catalyzes the oxidation of substrates by the positively charged Au particles along with reduction of O(2) by the conduction band electrons on the surface of anatase TiO(2). This plasmonic photocatalysis is successfully promoted by sunlight exposure and enables efficient and selective aerobic oxidation of alcohols at ambient temperature.